為什么Borrow和BorrowMut被定義為泛型trait呢？

Borrow和BorrowMut trait 是Rust標準庫std:borrow 模塊中用于處理借用數(shù)據(jù)的trait，通過實現(xiàn)Borrow 和BorrowMut trait可以讓一個類型被借用成不同的引用。

1、AsRef VS Borrow 轉(zhuǎn)換與借用

Borrow trait的定義如下:

pub trait Borrow

對比一下 AsRef:

pub trait AsRef

可以看出AsRef的定義和Borrow的定義十分相像，那么既然有了AsRef trait，為啥還有Borrow trait的存在呢？

AsRef trait用來表示**類型轉(zhuǎn)換， **Borrow trait用來表示 借用數(shù)據(jù)， 在Rust中，為不同的語義不同的使用情況提供不同的類型表示是很常見的。

一個類型通過實現(xiàn) Borrow trait，在 borrow()方法中提供對 T 的引用/借用，表達的語義是可以作為某個類型 T被借用，而非轉(zhuǎn)換。一個類型可以自由地借用為幾個不同的類型，也可以用可變的方式借用。

Borrow trait這類特性存在的意義旨在于解決特定領(lǐng)域的問題，例如在 Hashset，HashMap，BTreeSet，BtreeMap 中使用 &str 查詢 String 類型的鍵。

所以 Borrow 和 AsRef 如何選呢？

• 當你想把不同類型的借用進行統(tǒng)一抽象，或者當你要建立一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以同等方式處理自擁有值（ownered）和借用值（borrowed）時，例如散列（hash）和比較（compare）時，選擇Borrow。
• 當你想把某個類型直接轉(zhuǎn)換為引用，并且你正在編寫通用代碼時，選擇AsRef。比較簡單的情況。

2、Borrow 和 BorrowMut 實現(xiàn)借用數(shù)據(jù)

BorrowMut trait的定義如下:

pub trait BorrowMut

BorrowMut trait類似于Borrow,用于可變借用。BorrowMut trait繼承自Borrowed trait。因此，一個類型如果實現(xiàn)了BorrowMut trait，則它也實現(xiàn)了Borrowed trait。

從Borrow trait的文檔中看，它對類型實現(xiàn)借用數(shù)據(jù)強加了更多的限制:

如果一個類型U實現(xiàn)了Borrow，在為U實現(xiàn)額外的trait(特別是實現(xiàn)Eq, Ord, Hash)的時候應(yīng)該實現(xiàn)與T相同的行為。

這句話可以從例子理解，例如String實現(xiàn)了Borrow，那么在為String實現(xiàn)Eq, Ord, Hash等trait時，實現(xiàn)的行為應(yīng)該與str實現(xiàn)相同。

Borrow trait的文檔中給了一個HashMap的例子，HashMap利用了String實現(xiàn)Borrow時，String和str對Eq, Hash的實現(xiàn)是相同的這一點，可以讓我們可以使用&str作為Key來訪問一個HashMap。HashMap的定義如下:

use std::borrow::Borrow;
use std:#:Hash;

pub struct HashMap

可以看到get方法的參數(shù)k類型是&Q，而不是&K。Q的trait bound是Hash + Eq + ?Sized，而K的trait bound是Borrow。這里K實現(xiàn)了Borrow， Hash, Eq等作為額外的trait，Borrow trait約定的限制是K和Q對這些額外trait的實現(xiàn)行為是相同的。

上面例子說明在寫通用的代碼時，如果依賴了Hash, Eq等這些額外的trait的相同的行為，會使用Borrow trait。這些trait作為trait bounds出現(xiàn)。

再看一個例子：

// 這個結(jié)構(gòu)體能不能作為 HashMap 的 key？
pub struct CaseInsensitiveString(String);


// 它實現(xiàn) Eq 沒有問題
impl PartialEq for CaseInsensitiveString {
    fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
       // 但這里比較是要求忽略了 ascii 大小寫
        self.0.eq_ignore_ascii_case(&other.0)
    }
}


impl Eq for CaseInsensitiveString { }
// 實現(xiàn) Hash 沒有問題
// 但因為 eq 忽略大小寫，那么 hash 計算也必須忽略大小寫
impl Hash for CaseInsensitiveString {
    fn hash

但是 CaseInsensitiveString 可以實現(xiàn) Borrow嗎？

很顯然，CaseInsensitiveString 和 str 對 Hash 的實現(xiàn)不同，str 是不會忽略大小寫的。因此，CaseInsensitiveString不能實現(xiàn)Borrow，所以 CaseInsensitiveString 不能作為 HashMap 的 key，編譯器就可以通過 Borrow trait 來識別這種情況了。但是 CaseInsensitiveString 完全可以實現(xiàn) AsRef 。這就是 Borrow 和 AsRef 的區(qū)別，Borrow 更加嚴格一些，并且表示的語義和 AsRef 完全不同。

3、Borrow和BorrowMut的blanket implement

對于Borrow和BorrowMut，Rust為泛型T和&T自動實現(xiàn)了這兩個trait。

#[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
impl

4. 為什么Borrow和BorrowMut被定義為泛型trait

被定義為泛型trait，這樣就可以讓同一個類型同時有多個Borrow和BorrowMut trait的實現(xiàn)， 這樣這個類型就可以同時讓多個不同的引用類型作為它的借用。

例2:

fn main() {
    let s = String::from("hello");
    let s1: &str = s.borrow();
    let s2: &String = s.borrow();
    println!("s1: {s1:p}, s2: {s2:p}"); // s1: 0x7ff58ec05bc0, s2: 0x7ffee9169fe0
}

例2中引用類型&str和&String都可以作為String類型的借用。即通過實現(xiàn)Borrow trait可以讓一個類型被借用成不同的引用。

總結(jié)

Borrow trait是用來表示 借用數(shù)據(jù) ，一個類型通過實現(xiàn) Borrow trait，在 borrow()方法中提供對 T 的引用/借用，表達的語義是可以作為某個類型 T被借用，而非轉(zhuǎn)換。一個類型可以自由地借用為幾個不同的類型，也可以用可變的方式借用。

1 如果一個類型實現(xiàn)了Borrow，那么這個類型的borrow方法可以從其借用一個&T。

2 可以將 Borrow 和 BorrowMut視作 AsRef和 AsMut的嚴格版本，其返回的引用 &T 具有與 Self 相同的 Eq，Hash 和 Ord 的實現(xiàn)。

注：理解Borrow trait這類特性存在的意義，有助于我們揭開 HashSet，HashMap，BTreeSet 和 BTreeMap 中某些方法的實現(xiàn)的神秘面紗。但是在實際應(yīng)用中，幾乎沒有什么地方需要我們?nèi)崿F(xiàn)這樣的特性，因為再難找到一個需要我們對一個值再創(chuàng)造一個“借用”版本的類型的場景了。對于某種類型 T ，&T 就能解決 99.9% 的問題了，且 T: Borrow 已經(jīng)被一攬子泛型實現(xiàn)對 T 實現(xiàn)了，所以我們無需手動實現(xiàn)它，也無需去實現(xiàn)某種的對 U 有 T: Borrow 了。